Γιατί το πλοίο δεν βυθίζεται: η φυσική σε δράση

2026 Συγγραφέας: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-24 13:14:56

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ γιατί ένα πλοίο δεν βυθίζεται; Εάν χτίσετε μια σχεδία από ξύλο, τότε μπορεί να επιπλεύσει με ασφάλεια στο νερό. Αλλά αν το φτιάξετε από μέταλλο ή πέτρα, τότε θα βυθιστεί στο κάτω μέρος. Δεν είναι δύσκολο να εξηγηθεί αυτό το φαινόμενο. Εξάλλου, η πυκνότητα της πέτρας ή του μετάλλου είναι διαφορετική από την πυκνότητα του ξύλου. Μιλούν για αυτό στα μαθήματα φυσικής. Το γεγονός είναι ότι η πυκνότητα του ξύλου είναι πολύ μικρότερη από την πυκνότητα του μετάλλου. Ταυτόχρονα, ο δείκτης της άνωσης του νερού είναι πολύ υψηλότερος από τον δείκτη της δύναμης της βαρύτητας που δρα στη σχεδία. Με το μέταλ τα πράγματα είναι λίγο διαφορετικά. Η πυκνότητά του είναι αρκετά υψηλή ώστε η άνωση να μην είναι σε θέση να υπερνικήσει τη δύναμη της βαρύτητας. Ως αποτέλεσμα, η σχεδία βυθίζεται. Αλλά γιατί δεν βυθίζεται το πλοίο τώρα όταν είναι κατασκευασμένα από μέταλλο;

Αν καλύψει ένα δέντρο

Τα παλιά χρόνια, τα πλοία κατασκευάζονταν μόνο από ξύλο. Όμως όλα αλλάζουν. Τώρα τα πλοία κατασκευάζονται από ένα πιο αξιόπιστο και ανθεκτικό υλικό - μέταλλο. Γιατί όμως δεν βυθίζεται το πλοίο; Γίνεται πιο βαρύ; Ποιός είναι ο λόγος? Ίσως υπάρχει περισσότερο ξύλο μέσα από μέταλλο;

Αν πάρετε ένα δέντρο και το καλύψετε με πολύ λεπτή λαμαρίνα, η δομή δεν θα βυθιστεί. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθείαφού κάνει κάποιους υπολογισμούς. Έτσι, η μέση πυκνότητα της δομής θα είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού. Εδώ είναι οι απλοί αριθμοί. Αν πάρουμε μάζα ξύλου 100 κιλών με πυκνότητα 600 κιλών ανά κυβικό μέτρο και μεταλλικό περίβλημα βάρους 20 κιλών και πυκνότητα 7800 κιλών ανά κυβικό μέτρο, τότε το συνολικό βάρος του σκάφους θα είναι μόνο 120 κιλά, και ο όγκος θα είναι 0,168 κυβικά μέτρα. Απομένει να βρεθεί η μέση πυκνότητα της δομής. Για να γίνει αυτό, πρέπει να διαιρέσετε τη μάζα με τον όγκο. Το αποτέλεσμα είναι περίπου 714 κιλά ανά κυβικό μέτρο. Αυτός ο δείκτης είναι μικρότερος από αυτόν του νερού. Αυτό υποδηλώνει ότι ένα ξύλινο σκάφος, προ-επενδυμένο με λαμαρίνα, δεν θα βυθιστεί. Εξάλλου, η πυκνότητα του νερού είναι 1000 κιλά ανά κυβικό μέτρο.

Μοντέρνα σχέδια

Ο σχεδιασμός του πλοίου είναι αρκετά απλός. Δεν μπορείτε να καλύψετε το ξύλο με μέταλλο. Αρκεί να αφήσετε μια κενή κοιλότητα μέσα στη δομή, στην οποία δεν θα εισέλθει νερό. Φυσικά, αυτή η έκφραση είναι ελαφρώς λανθασμένη. Η κοιλότητα θα γεμίσει με αέρα. Εξάλλου, η πυκνότητα αυτού του μείγματος ουσιών είναι μόνο 1,29 κιλά ανά κυβικό μέτρο.

Γι' αυτό ένα πλοίο δεν βυθίζεται όταν είναι βαθιά. Πράγματι, μέσα στη δομή υπάρχουν μεγάλες κοιλότητες που είναι γεμάτες με αέρα. Εξαιτίας αυτού, η πυκνότητα ολόκληρου του πλοίου είναι πολύ μικρότερη από την πυκνότητα του νερού. Ως αποτέλεσμα, η δύναμη άνωσης διατηρεί τη δομή στην επιφάνεια.

Γιατί δεν μπαίνει νερό μέσα στο πλοίο

Φυσικά, αν μπει νερό στην κοιλότητα, το πλοίο αναπόφευκτα θα βυθιστεί. Για να μην συμβεί αυτό, γίνονται χωρίσματα σε εκείνο το τμήμα της δομής που βρίσκεται κάτω από το νερό. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται διαμερίσματα. Ταυτόχρονα σφραγίζονται. Λόγω αυτού, το νερό που μπαίνει σε ένα διαμέρισμα δεν μπορεί να μπει στο δεύτερο. Εάν εμφανιστεί μια τρύπα στο κύτος, τότε το πλοίο δεν θα πάει στον πάτο. Μόνο το διαμέρισμα όπου μπαίνει νερό θα πλημμυρίσει. Τα υπόλοιπα θα παραμείνουν γεμάτα αέρα.

Πώς μεταφέρονται τα εμπορεύματα

Ένα πλοίο έχει συνήθως βάρος. Και είναι ίση με τη μάζα του νερού, τον όγκο του οποίου καταλαμβάνει το πλοίο στη θάλασσα. Φυσικά, ένα πλοίο του ωκεανού είναι απίθανο να πλεύσει άδειο. Συνήθως με τη βοήθεια ενός πλοίου δεν μεταφέρονται μόνο άνθρωποι, αλλά και μεγάλα φορτία. Ένα άδειο πλοίο ζυγίζει πολύ λιγότερο. Αυτό σημαίνει ότι δεν θα βυθιστεί βαθιά στο νερό. Εάν το πλοίο είναι φορτωμένο, θα βυθιστεί περισσότερο. Αλλά γιατί το πλοίο δεν βυθίζεται ακόμα και με μεγάλο φορτίο;

Συνήθως, χαράσσεται μια γραμμή στο κύτος του πλοίου - την ίσαλο γραμμή. Το πλοίο δεν πρέπει να βυθίζεται κάτω από αυτόν τον δείκτη. Διαφορετικά, θα υπερφορτωθεί και οποιοδήποτε μεγάλο κύμα μπορεί να πλημμυρίσει τη δομή.